微结构可控材料的制备及其在生物医学的应用

摘要：微结构可控材料是一类利用微观结构调控整体性能的新材料。在不改变材料本身物理化学性质的条件下, 通过控制微结构组成单元的尺寸、几何构型、排列方式提升宏观材料的力学、热学、表界面等性质. 在微结构可控材料的研究中, 性能调控的关键在于跨尺度分级结构的精准构筑。本文从制备工艺出发概述了微结构可控材料的最新研究进展, 着重介绍了聚合物、金属及无机材料的跨尺度微纳加工方法对于整体性能的提升作用, 并总结了微结构可控材料在生物医学领域中低密度材料、微液滴操控、微型机器人等方面的应用, 展望了其未来的发展方向。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 69 浏览

医用微流控芯片研究进展

摘要：近年来, 随着社会经济的飞速发展, 新型科学技术层出不穷, 微流控芯片因具有试剂消耗量少、能耗低、反应速度快、高通量化、液体自驱等独特优势, 已经发展成为集生化、医学、电子、材料及其交叉学科的研究热点。微流控技术(microfluidics)是在微电机加工系统(MEMS)技术基础上发展而来的, 是在微米级微管中精确操纵微量流体的技术手段。随着柔性材料(纸、光子晶体膜)和复杂加工工艺(飞秒激光、双光子3D打印等)的不断发展, 微流控芯片已走向多功能高度集成的技术革新路线。其发展日新月异, 目前有关微流控芯片的综述性报道层出不穷, 但是对最新的微流控芯片特别是在医学领域中的应用仍然较少。本文对微流控芯片在医学领域的应用进行了全面而深入的总结, 主要综述了微流控芯片制备的前沿方法、检测手段以及在医学领域的相关应用, 并展望了微流控芯片面临的主要挑战和未来发展方向。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 108 浏览

纳米复合水凝胶在人工软骨中的研究进展

摘要：纳米复合水凝胶(nanocomposite hydrogels, NC hydrogels)作为人工软骨修复材料有很大的应用价值和吸引力。由于NC水凝胶具有与天然软骨细胞外基质(extracellular matrix, ECM)相似的结构, 以及较好的力学性能、刺激响应性等优势, 是软骨修复的理想支架材料。本综述详细介绍了用于人工软骨的NC水凝胶的最新研究进展,并按其成分加以分类, 同时, 介绍了其新型制备方法及使用范围, 并讨论了NC水凝胶在临床应用的挑战与展望。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 109 浏览

基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同骨质性能研究

摘要：钛合金因其优异的力学性能和生物相容性，广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入椎骨时，松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响，因此，有必要研究它们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同骨质对椎弓根螺钉插入阶段的插入扭矩与骨应力的影响；再选用不同密度的聚氨酯泡沫作为骨材料，对标准钛合金椎弓根螺钉的插入过程进行力学性能测试。结果表明：相较于松质骨密度，皮质骨的厚度对螺钉插入稳定性的影响更大；皮质骨厚度的减小和松质骨密度的降低都会削弱椎弓根螺钉在插入时的插入扭矩；仿真结果与力学实验结果具有较高的一致性，表明有限元仿真方法可以用于椎弓根螺钉的插入扭矩预测。

医疗 2024年11月22日 1 点赞 0 评论 137 浏览

3D打印钛合金个性化颅骨修复体抗冲击性能研究

摘要：基于患者颅骨CT数据进行个性化设计、制造的3D打印钛合金个性化颅骨修复体，可完美匹配颅骨个性化缺损，并进行有效修复，但以往相关研究很少关注颅骨修复产品的抗冲击性能。因此，基于电子束熔融技术，该文设计制造了一种新型多孔结构颅骨修复体，并利用落球冲击装置对3D打印钛合金个性化颅骨修复体和数字成型三维塑形钛网进行抗冲击性能试验，对比研究两种产品的抗冲击性能，评价冲击变形对颅内脑组织的影响。实验结果显示，3D打印钛合金个性化颅骨修复体组在冲击过程中平均最大变形为0.7mm，远小于数字成型三维塑形钛网的平均最大变形5.9mm。对比研究表明，3D打印钛合金个性化颅骨修复体具有更好的抗冲击性能，还可有效修复颅骨缺损、保护颅内脑组织。

医疗 2025年01月17日 1 点赞 0 评论 63 浏览

基于深度学习的全新药物设计研究进展

摘要：先导化合物的设计和发现是新药研发中最具挑战性和创造性的阶段, 其过程需考虑候选分子的结构新颖性、生物活性、靶标选择性、可合成性、成药性和安全性等多种属性的优化。虽然计算机辅助药物设计方法的发展和应用大大节省了先导化合物发现阶段的时间和经济成本, 但仍未能扭转新药研发成功率低的现状。近年来, 随着深度学习技术的不断发展, 基于深度学习的全新药物设计方法为先导化合物的发现带来新的契机, 前景巨大。这些全新药物设计模型使用的深度学习框架包括编码-解码器、循环神经网络、生成对抗网络、强化学习等。本文综述了这些深度学习框架的基本原理、模型输入分子表征以及效果评测指标, 并对其在全新药物设计领域的应用前景进行了展望。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 68 浏览

光固化生物3D打印研究进展及其在生物医药领域的应用

摘要：生物3D打印是一种利用活细胞、生物分子和生物材料打印生物医学结构的增材制造方法。光固化生物3D打印利用光对生物墨水进行时空控制实现3D结构的精确构筑, 具有高效、副产物少的特点, 被广泛用于组织工程和再生医学领域。本文对光固化反应的化学原理、常用于光固化生物3D打印的天然、合成生物材料和光固化生物3D打印的工艺、前沿方法进行了总结, 并介绍了各工艺在生物医药领域的相关应用, 最后展望了光固化生物3D打印面临的问题和未来的发展方向。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 61 浏览

柔性压电复合材料的医学应用

摘要：内源性电场广泛存在于生物体中, 与组织重塑和生长密切相关。目前, 电刺激疗法已被用于治疗颈椎病和风湿性关节炎等. 然而, 笨重的电子设备为患者带来不便, 限制了电刺激在生物医学中的应用。柔性压电复合材料可以实现快速的力电转换, 是自供电电子设备的理想材料. 此外, 压电材料能够实现原位电刺激, 促进组织再生。为了促进对柔性压电复合材料在医学领域的进一步应用, 本文综述了柔性压电复合材料的相关内容。首先, 归纳了柔性压电复合材料的材料构成, 并对增强压电特性的途径和机理进行总结; 然后, 简要介绍了常用的制备工艺和生物医学领域的应用; 最后, 总结了柔性压电复合材料在医学应用的前景, 并对未来发展进行了展望。

医疗 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 98 浏览